Roerwrijvingslassen met robots tilt de productie van elektrische voertuigen naar een hoger niveau

Acht robots van KUKA, waarvan drie  voor roerwrijvingslassen in drie cell4_FSW-cellen, staan sinds 2022 bij een grote toeleverancier van de auto-industrie in Portugal. Ze staan in voor de toekomst van de auto, namelijk de batterijbehuizing voor de elektrische auto, gemaakt van verschillende aluminiumlegeringen om het voertuig zo licht mogelijk te houden. Met name het FSW-proces is in dit verband van bijzonder belang. Want het op robots gebaseerde proces levert niet alleen de hoogste laskwaliteit bij goede rendabiliteit, maar geldt dankzij het lage energieverbruik ook als groene technologie. De productie van de houder voor de batterij van de elektrische auto wordt naar een volledig nieuw niveau getild. Volgens de klant kost een meter wrijvingsroerlassen al minder dan het equivalente draadverbruik bij booglassen.

Wereldwijd neemt de elektromobiliteit steeds verder toe. Het kernstuk in de elektrische auto, de batterij, wordt daarbij met een behuizing aan de vloer van de voertuigen bevestigd. Die behuizing bestaat uit een gasgelast frame van ge?xtrudeerde profielen die met een metaalplaat of met dubbelwandige ge?xtrudeerde profielen worden gesloten. Bij de productie van deze behuizingen begeleidt KUKA de klant al meerdere jaren en heeft al drie verschillende installaties geleverd. "Wij zijn samen met de eisen van de klant gegroeid – van afzonderlijke lastaken tot volledig geautomatiseerde productielijn", zegt Patxi Blanco, Global Key Account Manager bij KUKA, die het proces van de batterijbehuizingen van lichte constructie van begin af aan heeft begeleid.

Alles begon in 2019, toen de klant nog een installatietype van een andere fabrikant gebruikte en niet tevreden was met de laskwaliteit. Want bij batterijbehuizingen van elektrische auto's zijn de eisen aan de lasnaad zeer speciaal. In tegenstelling tot hybride voertuigen is de zuivere elektrische autobatterij groter en zwaarder en wordt direct in de vloer ge?ntegreerd. "Dat vereist een hoge stijfheid en door integratie in de vloer zijn de behuizingen crashrelevant. Dat wil zeggen dat ze enorme krachten moeten weerstaan", legt Stefan Fr?hlke, Senior Manager Process Solution bij KUKA uit.

"Door deze oplossing kunnen bij dezelfde capaciteit twee installaties en de daarmee gepaard gaande kosten voor personeel en productieoppervlakte worden bespaard", zegt Patxi Blanco. De oplossing van KUKA is daarbij extreem rendabel: De roerwrijvingslasrobot kan voor 95 procent worden benut, omdat tijdens het lasproces de inrichtingen in een eigen veiligheidsbereik al kunnen worden geladen en ontladen. Nog een voordeel: Het proces is door de robot niet alleen dynamischer, maar heeft ook een kleiner grondoppervlak nodig.

Daarom bleef het ook niet bij deze beide installaties. Drie jaar later vindt niet alleen het eenvoudige lasproces met behulp van robots plaats, maar is de complete productie geautomatiseerd. In drie KUKA cell4_FSW-cellen produceren nu acht robots in vier stappen batterijbehuizingen uit verschillende aluminiumlegeringen conform de hoge eisen. Eerst wordt de bodemplaat gelast en in de tweede stap ontbraamd. Als de plaat klaar is, lassen de robots het frame aan de bodemplaat en ontbramen ten slotte in stap vier de volledige batterijkast. "De opbouw en inbedrijfstelling hebben wij in onze fabriek in Augsburg gerealiseerd. Daar heeft de klant de installatie aanvaard, en daardoor verliep de installatie ter plaatse snel en soepel.", zegt Patxi Blanco over het jarenlange project in elektromobiliteit.

Speciaal ontwikkeld voor de groeiende markt voor elektrische mobiliteit biedt de roerwrijvingslascel KUKA cell4_FSW naast uitstekende economische efficiëntie maximale veelzijdigheid en configuratiemogelijkheden. "Dankzij een baannauwkeurigheid van minder dan 0,5 millimeter zijn uiterst nauwkeurige en perfecte lasnaden mogelijk", legt Stefan Fröhlke uit. De precieze baangeleiding is gebaseerd op het gebruik van de KR FORTEC 500 R2830 MT, die overtuigt door een hoge stijfheid en levensduur. Anderzijds heeft de lasergestuurde precieze baankalibratie voor het compenseren van baanafwijkingen een aanzienlijk aandeel in het feit dat de lasnaad bij roerwrijvingslassen voldoet aan de hoge eisen voor dichtheid en crashprocedures.

Door het langetermijnproject is tussen KUKA en de toeleverancier van de auto-industrie een goed partnerschap ontstaan en er lopen nog steeds gesprekken voor nieuwe batterijplatformen. KUKA levert daarmee niet alleen de installatie en engineering, maar ook de noodzakelijke procesknowhow om de nieuwe ontwikkelingen actief te ondersteunen. Want één ding is zeker: de vraag naar elektrische auto's en dus naar een houder voor de batterij zal in de toekomst blijven stijgen. Experts gaan ervan uit dat in Duitsland in 2032 voor het eerst meer elektrische voertuigen dan auto's met een verbrandingsmotor zullen worden ingeschreven. Niet in het minst vanwege de uitgespaarde CO2-uitstoot. En dus stijgt ook de vraag naar batterijbehuizingen die niet alleen licht zijn, maar ook de juiste stevigheid hebben.